अल्ट्रासोनिक तरल स्तर सेंसर का कार्य सिद्धांत और संरचना

काम के सिद्धांत  

अल्ट्रासोनिक सेंसर अल्ट्रासोनिक तरंगों की विशेषताओं का उपयोग करके विकसित किए गए सेंसर हैं। पानी के नीचे अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर एक यांत्रिक तरंग है जिसमें ध्वनि तरंगों की तुलना में उच्च कंपन आवृत्ति होती है। यह वोल्टेज के उत्तेजना के तहत ट्रांसड्यूसर चिप के कंपन से उत्पन्न होता है। इसमें उच्च आवृत्ति, छोटी तरंग दैर्ध्य, छोटी विवर्तन घटना, विशेष रूप से अच्छी दिशात्मकता है, और इसे किरणों में निर्देशित किया जा सकता है। प्रसार एवं अन्य विशेषताएँ. अल्ट्रासोनिक तरंगों में तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों को भेदने की बहुत अच्छी क्षमता होती है, खासकर उन ठोस पदार्थों में जो सूर्य के प्रकाश के लिए अपारदर्शी होते हैं। यह दसियों मीटर की गहराई तक प्रवेश कर सकता है। जब अल्ट्रासोनिक तरंग अशुद्धता या इंटरफ़ेस से टकराती है,पीज़ोइलेक्ट्रिक अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर  एक प्रतिध्वनि बनाने के लिए एक महत्वपूर्ण प्रतिबिंब उत्पन्न करेगा, और जब यह किसी चलती वस्तु से टकराता है तो यह डॉपलर प्रभाव उत्पन्न कर सकता है। इसलिए, अल्ट्रासोनिक परीक्षण का व्यापक रूप से उद्योग, राष्ट्रीय रक्षा, बायोमेडिसिन और अन्य पहलुओं में उपयोग किया जाता है। अल्ट्रासाउंड का उपयोग एक पता लगाने की विधि के रूप में किया जाता है, और अल्ट्रासोनिक तरंगों को उत्पन्न करने और प्राप्त करने के लिए यह आवश्यक है। इस कार्य को पूरा करने वाला उपकरण एक अल्ट्रासोनिक सेंसर है, जिसे आदतन अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर या अल्ट्रासोनिक जांच कहा जाता है। 

संरचना और रचना  

अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर गहराई माप  मुख्य रूप से पीजोइलेक्ट्रिक वेफर्स से बना है, जो अल्ट्रासोनिक तरंगों को संचारित और प्राप्त कर सकता है। कम-शक्ति वाली अल्ट्रासाउंड जांच का उपयोग अधिकतर पता लगाने के लिए किया जाता है। इसकी कई अलग-अलग संरचनाएं हैं, जिन्हें सीधी जांच (अनुदैर्ध्य तरंग), तिरछी जांच (अनुप्रस्थ तरंग), सतह तरंग जांच (सतह तरंग), मेमने तरंग जांच (लैम तरंग), डबल जांच (एक जांच प्रतिबिंब, एक जांच रिसेप्शन) में विभाजित किया जा सकता है। अल्ट्रासोनिक सेंसर का मूल इसके प्लास्टिक या धातु जैकेट में एक पीजोइलेक्ट्रिक चिप है। वेफ़र बनाने वाली कई प्रकार की सामग्रियां हो सकती हैं। वेफर का आकार, जैसे व्यास और मोटाई भी अलग-अलग होती है, इसलिए प्रत्येक सेंसर का प्रदर्शन अलग-अलग होता है, हमें उपयोग से पहले उसका प्रदर्शन जानना चाहिए। 

अल्ट्रासोनिक सेंसर के मुख्य प्रदर्शन संकेतक

(1) संचालन आवृत्ति। कार्यशील आवृत्ति पीजोइलेक्ट्रिक वेफर की अनुनाद आवृत्ति है। जब इसके दोनों सिरों पर लागू एसी वोल्टेज की आवृत्ति चिप की अनुनाद आवृत्ति के बराबर होती है, तो आउटपुट ऊर्जा उच्चतम होती है और संवेदनशीलता सबसे अधिक होती है। 

(2) कार्य तापमान. क्योंकि पीज़ोइलेक्ट्रिक सामग्री का क्यूरी बिंदु आम तौर पर अपेक्षाकृत अधिक होता है, खासकर जब निदान के लिए उपयोग की जाने वाली अल्ट्रासोनिक जांच कम शक्ति का उपयोग करती है, तो काम करने का तापमान अपेक्षाकृत कम होता है, और यह विफलता के बिना लंबे समय तक काम कर सकता है। मेडिकल अल्ट्रासोनिक सेंसर में अपेक्षाकृत उच्च तापमान होता है और इसके लिए अलग प्रशीतन उपकरण की आवश्यकता होती है। 

(3) संवेदनशीलता. मुख्यतः विनिर्माण वेफर पर ही निर्भर करता है। इलेक्ट्रोमैकेनिकल युग्मन गुणांक बड़ा है और संवेदनशीलता अधिक है; इसके विपरीत, संवेदनशीलता कम है। 

अल्ट्रासोनिक सेंसर की तरह, एक समग्र वाइब्रेटर लचीले ढंग से आधार पर तय किया जाता है। कंपोजिट वाइब्रेटर एक रेज़ोनेटर और एक बाइमोर्फ तत्व वाइब्रेटर का एक संयोजन है जो एक धातु शीट और एक पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक शीट से बना होता है। रेज़ोनेटर एक सींग के आकार में होता है, और इसका उद्देश्य कंपन के कारण उत्पन्न अल्ट्रासोनिक तरंगों को प्रभावी ढंग से प्रसारित करना और वाइब्रेटर के केंद्र में अल्ट्रासोनिक तरंगों को प्रभावी ढंग से केंद्रित करना है। 

बाहरी उपयोग के लिए अल्ट्रासोनिक सेंसर में ओस, बारिश और धूल की घुसपैठ को रोकने के लिए अच्छी सीलिंग गुण होने चाहिए। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक धातु बॉक्स के शीर्ष के अंदर की तरफ लगे होते हैं। आधार बॉक्स के खुले सिरे पर तय किया गया है और राल से ढका हुआ है। औद्योगिक रोबोटों में उपयोग किए जाने वाले अल्ट्रासोनिक सेंसर के लिए 1 मिमी की सटीकता और मजबूत अल्ट्रासोनिक विकिरण की आवश्यकता होती है।